帶帽控沉疏樁在市政道路軟基處理工程中的應用

張建軍 何素明

（1.珠海市南方人力資源服務有限公司，廣東珠海 519000；2.廣東德浩建設有限公司，廣東珠海 519000）

近年來，隨著我國城市規(guī)劃建設速度的不斷提升，市政道路規(guī)劃建設規(guī)模不斷擴大。道路作為人們?nèi)粘３鲂械闹饕ǖ?，其安全性、舒適性對交通出行存在一定影響。在市政道路工程中可以應用帶帽控沉疏樁技術(shù)加固道路軟土地基，控制沉降量，提高交通出行安全。

1 復合地基沉降計算

帶帽控沉疏樁加固處理的市政道路軟土地基，屬于復合地基的一種，其沉降計算可通過樁帽土體和復合地基兩種模式進行計算。

1.1 樁帽間土體模式

帶帽控沉疏樁沉降量計算為樁帽間土體壓縮量和墊層壓縮量之和。受市政道路路基荷載影響，墊層壓縮量通常小于1 cm，能夠通過彈性方式進行計算。按照試驗結(jié)果和數(shù)值分析，樁帽土體受分擔荷載影響，在區(qū)段深度存在附加應力，對于樁帽土體，荷載作用中土體所產(chǎn)生的附加應力區(qū)域存在一定影響深度，影響深度通常情況小于樁長。

樁體圍箍將樁帽土體沉降視作豎向位移，確定樁帽所受土體表面作用力，通過單向分層總和法與太沙基一維固理論計算沉降和固結(jié)度。該沉降計算方式易被相關(guān)人員接受，計算方法簡便，通過相關(guān)計算分析能夠直接計算樁帽土體表面的荷載[1]。經(jīng)現(xiàn)場試驗并對數(shù)值進行分析，受路基荷載作用，樁帽沉降和復合樁沉降數(shù)值存在差異，復合樁體存在刺入情況，導致復合樁沉降量小于樁帽沉降量。將樁帽土體沉降量視為帶帽控沉疏樁復合地基沉降量，通過該處理方式能夠有效提升工程安全性、可靠性。新建市政道路工程對于橋頭沉降量的控制標準一般小于3 cm，將樁帽土體沉降量控制在施工結(jié)束后沉降量要求標準范圍中，能夠有效避免橋頭跳車情況發(fā)生，提升行車安全。

1.2 復合地基模式

復合地基沉降量為臥層土體的壓縮量、復合樁壓縮量和墊層的壓縮量總和，墊層的壓縮量與樁帽間土體模式相等。樁體存在較大剛性，樁體的壓縮量忽略不計，采用該模式進行計算，只需要計算臥層土體的壓縮量即可。

現(xiàn)階段，較適用的計算方式為將樁帽頂所受載荷視作樁頂位置荷載，將樁頂荷載所產(chǎn)生的對地作用力視作樁端集中力、樁側(cè)均勻分布力和樁側(cè)隨深度線性增長的分布力三種荷載的疊加，對于三種荷載的計算較為復雜。

2 復合地基設計優(yōu)化

2.1 設計含義

帶帽控沉疏樁按照控制承載力設計，按照設計結(jié)果，根據(jù)樁帽土體施工結(jié)束后沉降量要求范圍優(yōu)化設計。帶帽控沉疏樁道路復合地基的設計存在兩層含義。

（1）控制地基沉降量。

（2）控制樁帽土體沉降量。

進行設計時，需要將樁帽土體沉降量控制在施工后沉降量標準范圍內(nèi)，即3 cm。

2.2 設計思路

帶帽控沉疏樁道路復合地基設計思路的確定需要通過合理的方式。

（1）調(diào)節(jié)樁帽尺寸和樁體的中心距，實現(xiàn)對樁帽土體所受荷載調(diào)整，實現(xiàn)樁帽土體沉降量控制，滿足道路工程橋頭沉降量控制標準。

（2）在路基填土施工中，增加預壓時間或開展超載方式預壓，確保沉降量控制在3 cm內(nèi)。

（3）對于樁帽土體沉降量的控制能夠有效避免路基出現(xiàn)不均勻的沉降情況，導致路面出現(xiàn)凹陷、坍塌情況，確保道路交通行車安全。

2.3 優(yōu)化思路

市政道路工程施工存在預壓期，在進行設計工作時需要充分應用預壓期特點，在確保滿足工期和沉降量的基礎(chǔ)上，合理增加樁體的中心間距，有效減少樁數(shù)的使用量，確保處理效果，降低項目造價成本。

（1）對帶帽控沉疏樁道路復合地基進行初步設計，將樁帽尺寸和中間間距作為重要參數(shù)，其他參數(shù)設計按照規(guī)程規(guī)范、水文地質(zhì)條件進行調(diào)整確定。

（2）對相應取差值數(shù)值是否滿足沉降量標準要求進行判斷，以此作為標準對樁帽尺寸和中心間距進行調(diào)整，滿足標準應減小樁帽的尺寸，增加中心間距，減少樁數(shù)用量，控制工程造價效果。

（3）調(diào)整后對相關(guān)取差數(shù)值和沉降量標準要求關(guān)系進行重新比較，不滿足要求則應進行取值，包括樁帽尺寸、中心間距、沉降增量、總沉降量等。

2.4 調(diào)整措施

初步設計取差數(shù)值不滿足沉降量標準要求時，應進行適當調(diào)整。

（1）增加樁帽尺寸、縮減中心間距，調(diào)整后進行重新計算，直至取差數(shù)值滿足沉降量標準要求。

（2）通過增加預壓時間或通過超載預壓方式，降低樁帽土體沉降量，在施工中可將兩種方式聯(lián)合使用。

工期時間較長，可以通過增加中心間距，增加預壓時間，減少樁數(shù)措施，實現(xiàn)工程造價控制[2]。工期較緊，可通過超載預壓、增加樁帽尺寸、縮減中心間距方式保證施工質(zhì)量，實現(xiàn)道路復合地基加固。對于帶帽控沉疏樁道路復合地基，設計關(guān)鍵內(nèi)容為確定樁土的應力比，確定樁土應力比方可確定樁帽土體荷載。

3 帶帽控沉疏樁在市政道路軟基處理工程中的實際應用

3.1 地質(zhì)參數(shù)分析

進行市政道路復合地基加固施工前，需要對地質(zhì)參數(shù)情況進行收集，為后續(xù)帶帽控沉疏樁設計提供相應參考條件。

3.2 設計參數(shù)初步擬定

根據(jù)擬建道路沿線周邊市政管道、地形地貌條件、地質(zhì)條件、道路使用要求及本階段軟土路基處理范圍，主要采用帶帽素砼樁復合地基對軟土路基進行處理。

設計樁徑0.5 m（樁長<25 m）、0.6 m（樁長≥25 m），擬定樁間距2.5～4.5 m，正方形布置，樁體材料采用素砼，強度等級為C15。樁體施工至設計高程檢驗合格后，開挖土模在樁頂設置樁帽，規(guī)格0.3 m×1.5 m×1.5 m，采用C20混凝土澆筑，內(nèi)設一層鋼筋網(wǎng)（Ф14，間距100 mm）。樁帽以上鋪設土工格柵兩層、級配碎石墊層0.5 m，素砼樁須打穿淤泥，樁頂至整平高程。

3.3 復合樁土應力比固結(jié)計算及修正

正式開展施工前對試驗段的帶帽控沉疏樁道路復合地基樁體應力計算固結(jié)沉降，對比現(xiàn)場情況和計算結(jié)果。

通過三種計算結(jié)果分析地基固結(jié)沉降情況存在一般規(guī)律。通過單向分層總和法和一維固結(jié)理論計算的固結(jié)沉降量和實際測量數(shù)值較接近，樁土應力比不斷增加，計算結(jié)果和實際測量數(shù)值存在差異且逐漸增加。造成該情況的主要原因是計算時忽略樁帽土體荷載作用，實質(zhì)上荷載是存在的，導致應力比計算較大，總沉降、固結(jié)沉降結(jié)果較小，需要對應力比值加以調(diào)整。存在土體參數(shù)復雜性影響，在計算時可從計算值和實測值間合理選擇加權(quán)系數(shù)，通過綜合分析修正，預測總沉降量。

3.4 設計結(jié)果優(yōu)化

本文僅對預壓時間和中心間距優(yōu)化分析，在路基作用下，地基的天然總沉降量78.4 cm，通過使用帶帽控沉疏樁進行加固，中心間距設置4.5 m，路基的總沉降量33.4 cm，相比天然沉降明顯減小多。增加中心間距，總沉降量增加，為了提升加固效果減少樁數(shù)，確保路基穩(wěn)定性，需要增加預壓實踐，控制沉降量。若在施工中增加中心間距，預壓時間應隨之增加。

市政道路工程工期較緊的情況下，不可采用此種方式，可通過增加樁帽尺寸，縮減中心間距方式確保在規(guī)定工期內(nèi)完成施工，有效控制路基沉降量，避免市政道路在投入使用短期出現(xiàn)沉降情況。對于沉降量的控制，可以通過超載預壓方式，超載預壓方式僅適用工期較為寬松的情況下，在實際的施工中需要根據(jù)具體情況選擇應用。

實踐中，復合地基加固工程中應考慮工程造價、工期因素，選擇調(diào)整中心間距，中心間距設定2.5～2.8 m，中心間距增加，所使用樁數(shù)量減少，樁尺寸保持不變，實現(xiàn)工程造價的控制。

4 帶帽控沉疏樁在市政道路軟基處理工程中的應用總結(jié)

為確保在市政道路軟基處理工程中有效控制樁帽土體沉降量，可結(jié)合工程實際情況調(diào)整樁帽尺寸和中心間距，對樁土應力加以控制，配合應用預壓方式，實現(xiàn)帶帽控沉疏樁市政復合設計方案優(yōu)化。通過大量的工程實踐，在確保樁帽土體沉降量處于標準范圍的基礎(chǔ)上，通過增加中心間距或縮減樁帽尺寸，減少工程中樁帽用量，有效控制工程造價。在實際的工程中可能存在沉降量控制不滿足標準要求情況。根據(jù)情況可采取不同方式加以改善，對于工期較為寬松情況可通過增加預壓時間或超載預壓方式，對于工期較緊情況可通過增加樁帽尺寸方式或縮減中心間距的方式。

通過分可知，在實際的市政道路軟基處理工程中，帶帽控沉疏樁技術(shù)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)工程造價的有效控制，實現(xiàn)建設單位經(jīng)濟效益的提升，對于該技術(shù)的應用應當加以推廣應用。

5 結(jié)語

綜上所述，在市政道路軟基處理工程中通過應用帶帽控沉疏樁施工技術(shù)和采取預壓等措施，能夠有效控制地基沉降量。以實際市政道路工程為例，對帶帽控沉疏樁在市政道路軟土路基控制沉降量的情況進行分析得出，通過調(diào)整樁數(shù)或調(diào)整樁帽尺寸能夠在控制沉降量的前提下，實現(xiàn)有效控制工程造價，實現(xiàn)加固。相較于普通素混凝土樁可以有效減少造價、有效控制下稱或穿刺，具有經(jīng)濟性和可行性，值得推廣應用。